該設備利(li)用(yong)光(guang)化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)膜(mo)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)原(yuan)理，實(shi)時獲取水(shui)體(ti)、沈積(ji)物(wu)-水(shui)微(wei)界面(mian)、水(shui)生(sheng)動植(zhi)物和土(tu)壤植物(wu)根際(ji)環(huan)境的DO、pH 以及 CO2等(deng)物(wu)理(li)化(hua)學(xue)參(can)數(shu)的二(er)維分(fen)布(bu)及動(dong)態(tai)時空高(gao)分(fen)辨(bian)信(xin)息(xi)。
該設備適用(yong)於(yu)實驗(yan)室模(mo)擬(ni)研究(jiu)，測(ce)定時(shi)將光(guang)化(hua)學(xue)傳(chuan)感(gan)膜(mo)置於(yu)沈積(ji)物(wu)/土(tu)壤/植物(wu)根際(ji)與容(rong)器器(qi)壁(bi)之(zhi)間(jian)，光(guang)敏(min)物(wu)質(zhi)與分(fen)析(xi)物相(xiang)互作用(yong)並(bing)伴(ban)隨(sui)熒(ying)光(guang)信(xin)號（強度(du)、壽(shou)命）變化(hua)，利(li)用(yong)數(shu)字(zi)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)（CMOS 相機）實(shi)時記(ji)錄(lu)其(qi)特(te)征發射(she)光(guang)譜(pu)，最後通過(guo)軟(ruan)件分析將被測(ce)物的含(han)量在(zai)時間和空間(jian)上的變化(hua)進行可視化(hua)呈(cheng)現。
平(ping)面(mian)光(guang)極可以用(yong)於(yu)多(duo)種(zhong)實(shi)用(yong)場景(jing)中，下(xia)面(mian)我(wo)們(men)簡單(dan)列(lie)舉個(ge)案例(li)：
研究背景(jing)
砷(shen)(As)是(shi)壹種劇(ju)毒類(lei)金屬，可直接(jie)通過(guo)飲用(yong)受汙染的水(shui)或間接(jie)通過(guo)食(shi)物鏈對(dui)人(ren)體(ti)健(jian)康(kang)構成(cheng)嚴(yan)重(zhong)威(wei)脅。在水(shui)生(sheng)系統(tong)中，As很容(rong)易(yi)附著(zhe)在(zai)懸浮顆(ke)粒(li)上，最終(zhong)沈積(ji)在(zai)沈積(ji)物(wu)中，導(dao)致其(qi)在(zai)沈積(ji)物(wu)中的濃(nong)度(du)通常遠高(gao)於(yu)其(qi)在(zai)上覆(fu)水(shui)域中的濃(nong)度(du)。然而，在沈積(ji)物(wu)中，砷(shen)並(bing)不總是(shi)穩(wen)定的;其(qi)遷移(yi)率受鐵(Fe)和錳(meng)(Mn)氧化(hua)還(hai)原(yuan)驅動(dong)的循(xun)環控制。值得(de)註意(yi)的是(shi)，與砷(shen)相(xiang)關的根(gen)際生(sheng)物地球化(hua)學(xue)過(guo)程(cheng)發生在微觀(guan)尺度(du)上，通常是毫米到亞毫米尺度(du)。我(wo)們(men)目前(qian)對(dui)根(gen)際效(xiao)應及(ji)其(qi)相(xiang)關(guan)微(wei)生(sheng)物相互作用(yong)對(dui)大(da)型植物(wu)根際(ji)砷(shen)循(xun)環的影響的認識，受到現有(you)研(yan)究(jiu)方法空間(jian)分(fen)辨(bian)率低以及它們(men)對(dui)根(gen)際環境造(zao)成(cheng)幹擾的限制。
平(ping)面(mian)光(guang)極應(ying)用(yong)
微(wei)尺度(du)采(cai)樣和成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)，如平(ping)面(mian)光(guang)極技(ji)術(shu)(PO)和薄(bo)膜(mo)擴(kuo)散梯度(du)技(ji)術(shu)(DGT)已被用(yong)於(yu)在亞毫米尺度(du)上揭示(shi)根際(ji)過(guo)程(cheng)。它們(men)可以在亞毫米空間(jian)分(fen)辨(bian)率上精(jing)確(que)測(ce)量根(gen)際溶質(zhi)化(hua)學(xue)特(te)征。因此(ci)，利(li)用(yong)微(wei)尺度(du)采(cai)樣和成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)，可以解(jie)開根(gen)際(ji)對(dui)大(da)型植物(wu)根際(ji)As生(sheng)物(wu)地(di)球化(hua)學(xue)過(guo)程(cheng)生物有效(xiao)性(xing)的影響。因此(ci)，本研(yan)究(jiu)是(shi)通過(guo)無(wu)損、高(gao)分(fen)辨(bian)率化(hua)學(xue)成(cheng)像(xiang)和基(ji)於(yu)高通量(liang)測(ce)序的微(wei)生物(wu)組方法，闡(chan)明根際(ji)及其(qi)相(xiang)關(guan)微(wei)生(sheng)物介導的As生(sheng)物轉(zhuan)化(hua)對(dui)沈水(shui)植(zhi)物菹(ju)草（Potamogeton crispus）的根(gen)際修(xiu)復(fu)來(lai)降低As的生(sheng)物利(li)用(yong)度(du)的影響。本研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)表明，根驅(qu)動的非(fei)生物(wu)和生(sheng)物轉(zhuan)化(hua)有(you)助於(yu)As在沈積(ji)物(wu)中的固(gu)定，這(zhe)為(wei)將大型植物(wu)應用(yong)於(yu)As汙染沈積(ji)物(wu)的修(xiu)復(fu)奠(dian)定基礎(chu)。
Li et al., J Haz Mat., 2023
菹(ju)草根際(ji)DO的二(er)維時(shi)空分(fen)布(bu)
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